卫星USB测控副载波同步算法研究
2022年电子技术应用第5期
张士伟，邢斯瑞，常俊德，金宇婷，赵 博，沈晨阳
长光卫星技术有限公司，吉林 长春130000
摘要： 吉林一号卫星测控采用USB测控体制，遥控接收采用FFT+DPLL1+DPLL2的架构，FFT主要实现对载波的粗捕，DPLL1在FFT的基础上实现对载波相位的精跟踪，DPLL2实现副载波的跟踪。对遥控副载波跟踪所用到的数字PLL技术进行了研究，首先给出了载波多普勒折算到副载波上的方法，然后对模拟PLL数字化进行了详细的论述，并设计了遥控副载波同步用的PLL2，对其稳定性、快捕带及快捕时间、捕获带和捕获时间、同步速率等进行了分析和仿真。结果表明,该方法具有捕获时间短、跟踪精度高、稳定性好等特点，易于数字化实现，已成功在吉林一号系列卫星中得到应用。
中圖分類號： TN92
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212167
中文引用格式： 張士偉，邢斯瑞，?？〉拢? 衛(wèi)星USB測控副載波同步算法研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(5)：61-64，69.
英文引用格式： Zhang Shiwei，Xing Sirui，Chang Junde，et al. Subcarrier synchronization for satellite USB TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(5)：61-64，69.
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212167
中文引用格式： 張士偉，邢斯瑞，?？〉拢? 衛(wèi)星USB測控副載波同步算法研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(5)：61-64，69.
英文引用格式： Zhang Shiwei，Xing Sirui，Chang Junde，et al. Subcarrier synchronization for satellite USB TT&C[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(5)：61-64，69.
Subcarrier synchronization for satellite USB TT&C
Zhang Shiwei，Xing Sirui，Chang Junde，Jin Yuting，Zhao Bo，Shen Chenyang
Chang Guang Satellite Technology Co.，Ltd.，Changchun 130000，China
Abstract： Jilin-1 satellites TT&C adopts USB system. The receiver adopts the architecture FFT+DPLL1+DPLL2. FFT mainly realizes coarse capture of carrier. DPLL1 realizes tracking of carrier phase on the basis of FFT. DPLL2 realizes subcarrier tracking. This paper studies the digital PLL technology used in the tracking of the subcarrier. Firstly, the calculation method of converting the carrier doppler parameter to the subcarrier is given. Then the analog PLL digitization is discussed in detail. The PLL2 used in the synchronization of the uplink subcarrier is designed. The stability, fast pull range and time, pull range and time are discussed. The results show that the method has the characteristics of short capture time, high tracking accuracy, good stability and is easy to realize in digital. Now it has been successfully applied in Jilin-1 series satellites.
Key words : digital phase-locked loop(DPLL)；fast pull-in range；fast pull-in time；pull-in range and time；phase error standard deviation
0 引言
統(tǒng)一S波段(Unified S-Band TT&C System，USB)測控是目前衛(wèi)星常用的一種測控方式，對于衛(wèi)星測控接收機(jī)來說，要想正確穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)遙控指令的接收，載波同步、跟蹤技術(shù)是關(guān)鍵，如果同步性能不佳導(dǎo)致誤碼將使指令變成無效指令，影響衛(wèi)星的測控效果。
傳統(tǒng)載波同步基于鎖頻環(huán)+鎖相環(huán)的方式，但在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于通信距離非常遠(yuǎn)，接收信號弱，信噪比較差，鎖頻環(huán)跟蹤載波頻率時(shí)振蕩較大，鎖頻環(huán)跟蹤穩(wěn)定后轉(zhuǎn)鎖相環(huán)時(shí)，無法保證頻差百分百處于鎖相環(huán)的捕獲帶內(nèi)，導(dǎo)致鎖相環(huán)無法鎖定，需要重新進(jìn)行載波捕獲，增加了捕獲時(shí)間，降低了捕獲概率，不適合衛(wèi)星測控通信的應(yīng)用[1]。本文給出了一種快速傅里葉變換結(jié)合鎖相環(huán)(FFT+PLL)的方法，可以很好地適用各種衛(wèi)星測控的應(yīng)用場景。
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作者信息：
張士偉，邢斯瑞，常俊德，金宇婷，趙 博，沈晨陽
(長光衛(wèi)星技術(shù)有限公司，吉林 長春130000)
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